蔡紅亮

(河北鋼鐵集團遷安紅山鐵礦有限公司,河北遷安 064409)

G P S-R T K即以載波相位觀測值為基礎(chǔ)的動態(tài)定位測量技術(shù),是一種當前礦區(qū)工作中常用的先進G P S數(shù)據(jù)測量方法。在傳統(tǒng)的測量工作中,厘米級別的精確測量需要依靠靜態(tài)測量、動態(tài)測量、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)計算等多個步驟才能完成。而應(yīng)用了G P S-R T K技術(shù)后,工作人員通過野外定位即可直接得到厘米級的測量結(jié)果,大大加強了礦山測量活動的效率,為礦區(qū)整體工作水平帶來了質(zhì)的飛躍。

1 GPS-RTK技術(shù)的基本概述

1.1 GPS-RTK技術(shù)的架構(gòu)

就目前我國礦山應(yīng)用的測量系統(tǒng)而言,應(yīng)用的G P SR T K技術(shù)主要包括G P S接收設(shè)備、軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。其中,G P S接收設(shè)備主要是指G P S接收機,該設(shè)備能夠有效且準確地進行觀測數(shù)據(jù)的計算;軟件系統(tǒng)需要使用固定的軟件程序進行支撐,對于G P S-R T K技術(shù)應(yīng)用的軟件系統(tǒng)來說,存在動態(tài)、靜態(tài)以及實時動態(tài)等多種分析模式,從而對計算的結(jié)果進行相關(guān)的檢驗以及分析評價;數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要包括用戶站的接收機以及無線電發(fā)射臺,該系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶站和基準站之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群途嚯x進行頻率與功率的選擇。

1.2 GPS-RTK技術(shù)的測量原理

GPS-RTK技術(shù)在進行測量的時候,會將一個基準站以及基準點作為基礎(chǔ),在基準點上進行首級控制點設(shè)置,該控制點需要具備較高的精確度,這樣才能夠確保觀測結(jié)果的準確度;然后在基準站內(nèi)安裝一臺GPS接收機,進行GPS衛(wèi)星傳輸信號的接收?；谙鄬Χㄎ辉?使用無線傳輸設(shè)備進行觀測數(shù)據(jù)的接收,并對該數(shù)據(jù)進行計算,與此同時,用戶的實時三維坐標能夠顯示在屏幕上。這種測量方式是將載波相位的觀測作為依據(jù)的一種實時差分G P S測量技術(shù),有效提高了數(shù)據(jù)觀測的實時性。

2 GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)缺點

2.1 GPS-RTK技術(shù)的長處

第一,由于GPS-RTK技術(shù)是基于衛(wèi)星定位建立發(fā)展起來的,不會產(chǎn)生人工測量中存在的人為錯誤問題,繼而能有效提高礦區(qū)測量工作的精準度;第二,過去的人工測量工作經(jīng)常會受到氣候、地域、晝夜變化等自然因素影響,使得測量活動經(jīng)常間斷,一方面使得測量到的信息缺乏時效性,另一方面大大延長了礦區(qū)測量耗費的時間。而在應(yīng)用了GP S-RT K技術(shù)后,大大改善了這一問題,實現(xiàn)了礦區(qū)測量的24小時不間斷測量工作;第三,GPS-RTK技術(shù)的遠程設(shè)備端具有便于攜帶、便于操作的特點,使得測量人員在實地測量時無需背負較重、較多的儀器設(shè)備。同時,遠程設(shè)備端可通過信道與測控基站實時進行數(shù)據(jù)的傳送、處理和儲存,使得測量工作的整體效率得到了提升,技術(shù)得到了支撐;第四,在應(yīng)用GPS-RTK后,礦區(qū)測量人員可以根據(jù)實時獲得的數(shù)據(jù)信息建立起系統(tǒng)化的礦區(qū)地質(zhì)變化宏觀模型圖和礦區(qū)測控網(wǎng)絡(luò),為人員分析不同時間內(nèi)礦區(qū)數(shù)據(jù)動態(tài)變化情況提供了圖像支持。

2.2 GPS-RTK技術(shù)的不足

首先,受到霧霾、多云等特殊天氣影響,對衛(wèi)星向地面發(fā)射信號也會有延遲等,繼而導(dǎo)致G P S-R T K技術(shù)設(shè)備的信息處理和計算時間延長,使得礦山測量工作缺乏一定的穩(wěn)定性;其次,G PS-RT K對儀器預(yù)設(shè)的參數(shù)標準具有高度依賴性,當人員因疏忽、誤操作等原因設(shè)定了錯誤的測定參數(shù)后,將使得設(shè)備的數(shù)據(jù)對比功能受到影響,繼而使得設(shè)備的報警、預(yù)測等功能失去應(yīng)有的作用。

3 GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中應(yīng)用的注意事項

3.1 測點布置中的注意事項

雖然GPS-RTK技術(shù)具在行業(yè)中有很強的優(yōu)越性,但其操作也難免存在一些誤差。對此,為了增強測量成果的精準度,工作人員在測量操作過程中應(yīng)盡可能縮短移動測量站與基站之間的直線距離,通常來說,以10千米以內(nèi)為宜。同時,還應(yīng)盡量加強測區(qū)各個控制點測量工作的聯(lián)動程度,以保證最終測量結(jié)果長期處在高水平范圍內(nèi),進而有力地避免路徑效應(yīng)、單個點位測量誤差對整體測量工作造成影響。

此外,由于G P S-R T K技術(shù)要以衛(wèi)星定位系統(tǒng)為基礎(chǔ),而橋梁等物體會對其內(nèi)部、下方的環(huán)境進行遮擋,使得衛(wèi)星定位存在遺漏。所以,工作人員在應(yīng)用G P S-R T K技術(shù)進行測量操作時,要盡量保持測量站上方無較大外物遮擋、測量站四周視野開闊,以保證測量成果更加精準有效[1]。

3.2 信號輸送中的注意事項

移動測量站與基站之間是通過信號發(fā)送進行數(shù)據(jù)通信的,所以在數(shù)據(jù)發(fā)送時要盡量避免磁場對通信工作的干擾。當受到特定的環(huán)境影響,無法避免磁場干擾時,可采取移動測量站延長停留時間的方式進行解決,以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樌瓿伞?/p>

4 GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的實際應(yīng)用方向

4.1 實現(xiàn)控制點放樣的精確化、便捷化

在傳統(tǒng)的礦山測量過程中,受到測量儀器的限制,放樣工作需要按照先控制、再碎步的程序?qū)崿F(xiàn)。而在應(yīng)用了G P S-R T K技術(shù)后,工作人員只需要制定出針對性的觀測方向和計劃,并圍繞現(xiàn)有的控制點入手實施放樣活動,直至放樣數(shù)量達到礦區(qū)控制網(wǎng)精確度要求即可停止。需要注意的是,在這一過程中,控制網(wǎng)中具體的點坐標必須與實地相匹配,以免減少后期觀測值的誤差程度。

在實際應(yīng)用G PS-R TK技術(shù)進行放樣工作時,預(yù)先設(shè)置好的控制點位信息會被導(dǎo)入到工作人員攜帶的小型電子設(shè)備中,其后工作人員只需跑點便可進行放樣工作。當電子設(shè)備的GPS接收器發(fā)出提示音時,即表示工作人員到達了控制點的準確方位。由此可見,應(yīng)用G P S-R T K的放樣工作在實踐操作上是較為簡便、快捷的,可以有效地提高控制點放樣的效率,進而實現(xiàn)礦山測量整體工作質(zhì)量的發(fā)展。

4.2 實現(xiàn)地面監(jiān)測的實時化、全面化

在實際的礦山開采過程中,礦區(qū)工作人員一定要對地面狀況的監(jiān)測工作提起重視,因為一旦地面發(fā)生形變,將會給地質(zhì)災(zāi)害埋下極大的隱患,同時對當?shù)氐木用裆畎踩?、社會可持續(xù)發(fā)展、區(qū)域經(jīng)濟效益造成影響。

基于此,工作人員應(yīng)對地面狀況進行定期觀測,并根據(jù)觀測結(jié)果,分析一定時期內(nèi)地面是否發(fā)生變形及形變幅度,繼而制定出具有針對性的應(yīng)對辦法。在應(yīng)用G P S-R T K技術(shù)進行地面觀測時,首先要以當?shù)氐孛孀冃斡^測點為基礎(chǔ)參照,其后長期對該區(qū)域進行變形觀測,便可得到礦區(qū)當?shù)氐孛娴奈灰魄闆r和浮沉程度。此外,為了保證地面觀測工作的精確性和全面性,還應(yīng)在礦區(qū)內(nèi)不同區(qū)域建立多個變形觀測點,形成龐大的地面測控網(wǎng)絡(luò),為礦區(qū)整體地表變動情況的計算和預(yù)估提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[2]。

4.3 實現(xiàn)各工程建設(shè)環(huán)節(jié)的科學(xué)化

以G P S-R T K技術(shù)在控制點放樣和地形監(jiān)測中得出的數(shù)據(jù),工作人員可以建立起立體化的礦區(qū)三維模型圖,繼而為礦區(qū)工程建設(shè)中土地勘探、災(zāi)害預(yù)防等工作環(huán)節(jié)提供有效的數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。以地表巖石變化監(jiān)測工作為例,相關(guān)工作人員可將G P S-R T K技術(shù)與合成圖軟件相結(jié)合,建立出當?shù)氐乇韼r石情況的宏觀模型圖,并實時根據(jù)觀測結(jié)果反饋的信息進行圖像的修改和更新。以此為依據(jù),通過對比不同時間內(nèi)模型圖的變動情況,即可計算出礦區(qū)地表巖石的移動規(guī)律。

4.4 實現(xiàn)礦區(qū)人力資源配置的合理化

受到G P S-R T K技術(shù)的優(yōu)勢輔助,礦區(qū)中管溝、采坑回填等環(huán)節(jié)的驗收工作只需要很少的人力便可完成,大大實現(xiàn)了礦區(qū)整體工作的人力資源配置優(yōu)化。同時,在無需做隱蔽處理的工作區(qū)域內(nèi),還可以G P S-R T K技術(shù)為技術(shù)依據(jù)建造單基站C O R S工作系統(tǒng),在測量數(shù)據(jù)準確、信息流通及時的前提下開展無人看守工作,將大大降低了礦山監(jiān)測的人力成本。

5 結(jié)語

總而言之,應(yīng)用G P S-R T K技術(shù)進行礦山監(jiān)測,是當前信息化時代采礦業(yè)實現(xiàn)高效發(fā)展的必由之路。分析可知,在定位準確、操作合理、通信無礙的前提下應(yīng)用G P S-R T K技術(shù),可以有效地提升礦山測量活動中放樣、建設(shè)、回填、驗收、安全防范等多個工作環(huán)節(jié)的效率,實現(xiàn)人力資源的合理配置,繼而在保證工作質(zhì)量的前提下合理節(jié)約經(jīng)濟成本。最后,希望本文對日后礦山測量工作的發(fā)展有所幫助。

[1] 徐文革,田東,包曉明.GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用及優(yōu)缺點[J].包鋼科技,2010,36(03)：90-92.

[2] 劉鶯.GPS-RTK技術(shù)在廣西大新錳礦露天礦山測量中的應(yīng)用[J].中國錳業(yè),2012,30(03)：45-47.